脊尾白虾翻译控制肿瘤蛋白基因TCTP克隆及自噬调控相关基因在卵巢发育期的表达

为深入了解脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)卵巢发育和卵黄蛋白原发生的分子机制,本研究克隆得到脊尾白虾翻译控制肿瘤蛋白基因TCTP,并结合自噬调控基因TCTP、Hif-1α、Beclin1和Bcl-2在卵巢发育期的表达水平,阐释脊尾白虾卵黄蛋白原合成过程中的分子调控特征。研究显示,脊尾白虾TCTP基因c DNA全长为732 bp,编码168个氨基酸,具有典型的TCTP1和TCTP2功能域以及PKC和TKⅡ等mTOR信号通路相关的磷酸化位点。同时发现,甲壳动物TCTP普遍缺乏在其他动植物中高度保守的C末端的cys残基。进化分析显示,脊尾白虾TCTP与中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)亲缘关系最近。4种自噬调控基因在脊尾白虾卵巢发育期的表达结果显示,肝胰腺TCTP基因从增殖期到产后恢复期呈递减趋势;肝胰腺Hif-1α、Beclin1和Bcl-2基因表达趋势相似,即从增殖期到小生长期高表达,大生长期极显著下降,表达量最低(P0.01),这与外源性卵黄蛋白原的合成趋势大致相反。这些自噬调控基因可能通过自噬作用共同调节外源性卵黄蛋白原的合成。卵巢TCTP基因在小生长期表达量最高;卵巢Hif-1α基因从增殖期到产后恢复期持续升高,这与内源性卵黄蛋白原表达趋势相似;卵巢Beclin1基因在大生长期表达量最高,与脊尾白虾卵巢Ec R表达趋势相似,与卵巢Bcl-2基因表达趋势相反,这些自噬调控基因可能通过自噬作用共同促进内源性卵黄蛋白的合成。本研究表明,自噬调控基因TCTP、Hif-1α、Beclin1和Bcl-2在脊尾白虾卵巢发育时期相互协调共同作用,可能通过自噬作用调节脊尾白虾卵黄蛋白原的合成和卵巢发育。     

脊尾白虾E75基因克隆及E75、ECR和RXR在不同蜕皮分期的表达分析

本研究在克隆脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)E75基因(EcE75,GenBank No.KY471317)的基础上,探讨了其在蜕皮过程中的作用,同时也探讨了克隆脊尾白虾的蜕皮激素受体基因(EcECR)和维甲酸X受体基因(Ec RXR)在不同蜕皮分期的表达特征。克隆的EcE75基因全长为3944 bp,包括2520 bp的开放阅读框(ORF)。该开放阅读框编码一个由839个氨基酸组成的蛋白质,分子量为92.307 k Da,理论等电点为7.48。EcE75蛋白包含1个C4锌指结构,1个配体结合结构域,并且有1个明显的跨膜螺旋。EcE75基因在进化上具有一定的保守性,与甲壳动物聚为一支,与三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)、黑背地蟹(Gecarcinus lateralis)、凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)、中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)等亲缘关系最近。EcE75基因在脊尾白虾的各组织中均有表达,其中,眼柄中的表达量最高,卵巢次之。在不同蜕皮分期中,EcRXR与EcECR、EcE75的表达规律基本一致,生殖蜕皮前期和后期表达量都比生长蜕皮高。生长蜕皮和生殖蜕皮因为卵巢发育而存在明显不同,蜕皮激素对卵巢发育的刺激作用,通过EcECR、EcRXR和EcE75基因的表达上调可以体现出来。对EcECR、EcRXR和EcE75基因在不同蜕皮分期的表达研究,为了解虾蟹类蜕皮机制提供了参考信息。     

盐碱水环境对脊尾白虾基因组DNA甲基化的影响

为探讨盐碱水环境对脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)基因组DNA甲基化的影响,本研究利用MethylRAD-Seq技术探究了长期盐碱水养殖组(SAS)和正常海水养殖对照组(SW)脊尾白虾鳃组织中的DNA甲基化水平,并对关键通路和基因进行了差异表达分析。结果显示,脊尾白虾鳃组织基因组中CG和CWG位点(W=A或T)分别检测到2 347 003和416 176处甲基化,甲基化普遍存在于基因组的基因间区和内含子区域,共筛选到8805个(8189个CG-DMSs和616个CWG-DMSs)差异甲基化位点,盐碱水环境下DNA甲基化水平略有增强。通过KEGG富集分析发现,DMS所在差异表达基因显著富集在HIF-1信号通路和剪接体通路,通路中hif-p、hk和sf3b1等关键基因在脊尾白虾盐碱水环境适应中可能发挥着重要作用;对SW和SAS组差异甲基化基因(DMG)进行筛选,得到158个CG-DMGs和94个CWG-DMGs,其中,富集到脂质代谢和囊泡介导的转运通路中的DMG最多;此外,有一些DNA甲基化位点与基因表达呈负相关,表明DNA甲基化与基因调控之间存在复杂的联系,大部分基因组DNA甲基化对基因表达有正调控效应。本研究结果首次分析了在盐碱水环境下脊尾白虾鳃组织的DNA甲基化水平特征,为解析甲壳类盐碱水环境适应机制提供了基础信息。     

磺胺二甲嘧啶对中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)非特异性免疫酶活性的影响

以50、100和150 mg/kg 磺胺二甲嘧啶连续投喂中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)5 d，于给药期间第1、2、3、4、5天及停止投喂药物的第1、2、3、4、5、7、10天取样，测定中国明对虾免疫相关指标超氧化物歧化酶(SOD)、碱性磷酸酶(AKP)、溶菌酶(LZM)和酚氧化酶(PO)活性的变化情况。结果显示，磺胺二甲嘧啶不同给药剂量对酶活性的作用效果不同，投喂渔药期间(0–5 d)，低浓度组 SOD 和 PO 活性均极显著高于对照组(P<0.01)；AKP 活性于投药第2、3天极显著低于对照组(P<0.01)，随后逐渐升高，于第5天显著高于对照组(P<0.05)；LZM 活性于投药第3、4天显著低于对照组(P<0.05)，于第5天极显著低于对照组(P<0.01)。中浓度组 SOD 活性在前2 d 显著高于对照组(P<0.05)，投药3、4 d 显著低于对照组(P<0.05)；AKP 活性于第5天活性最高，为对照组的1.14倍；LZM 活性在3、4、5 d 显著低于对照组(P<0.05)；PO 活性在投喂药物前期1–3 d 呈上升趋势，极显著高于对照组(P<0.01)，于第3天达到最高值。高浓度组 SOD 和 LZM 活性在投药期间显著低于对照组(P<0.05)；AKP 活性于投药期间显著高于对照组(P<0.05)；PO 活性于1、2 d 极显著高于对照组(P<0.01)，随后逐渐下降。停止投喂药物阶段(6–15 d)，3个浓度组各免疫相关指标均恢复至对照组水平。研究表明，低浓度磺胺二甲嘧啶对中国明对虾的免疫机能具有一定的影响，高浓度磺胺二甲嘧啶对中国明对虾的免疫机能具有明显的抑制作用。在使用抗菌药物进行抑菌或杀菌的同时，要综合考虑所选择给药剂量对对虾生理机能的影响。     

恩诺沙星对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei) CYP2基因表达及氨基比林-N-脱甲基酶活性的影响

以凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)为研究对象,运用RT-PCR方法测定CYP2基因在凡纳滨对虾组织中的表达分布,并分析不同剂量恩诺沙星对凡纳滨对虾肝胰腺中CYP2基因表达和氨基比林-N-脱甲基酶(APND)活性的影响.结果显示,CYP2在肝胰腺、鳃、血淋巴、肌肉、甲壳、肠、胃、心脏和眼柄中均有分布,在肝胰腺中表达量最高,胃次之,血淋巴中表达量最低.口服低(15 mg/kg)、中(30 mg/kg)、高(60 mg/kg)3个剂量恩诺沙星药饵后,凡纳滨对虾肝胰腺中CYP2基因表达和APND活性较对照组均呈现下降趋势;药物浓度越高,基因表达量和酶活性越低,表明恩诺沙星可抑制CYP2在凡纳滨对虾体内的表达.在生产实践中联合用药时,应考虑到因恩诺沙星对CYP2的抑制作用而导致经其代谢的药物在生物体内的蓄积和毒性增强.     

碳酸盐碱度对脊尾白虾生存、生长、繁殖及免疫酶活性的影响

采用静态毒理学方法研究了不同碳酸盐碱度(3.5,5,6.5,8 mmol/L)胁迫对脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)生存、生长、繁殖及免疫酶活性的影响。结果表明,碳酸盐碱度对脊尾白虾的96 h LC_(50)值为8.73 mmol/L(p H约为9.15);脊尾白虾的死亡率、特定生长率、抱卵率、孵化率、性腺发育及变态幼体成活率随碱度的上升而降低,3.5 mmol/L的低碳酸盐碱度对脊尾白虾生长繁殖影响不显著(P≥0.05),高于该碱度则会显著降低其生长及繁殖能力(P0.05);随着碳酸盐碱度胁迫时间的增加,各碱度胁迫组脊尾白虾鳃和肝胰腺中的免疫酶活性均呈先升高后降低的变化趋势。研究结果表明,脊尾白虾具有较高的碳酸盐碱度耐受性,碳酸盐碱度为3.5 mmol/L时对生长和繁殖影响不显著,高于5 mmol/L时影响显著;高碳酸盐碱度胁迫下脊尾白虾可以通过调节免疫酶的活性更好地适应高碱环境。     

脊尾白虾水通道蛋白基因4和11在碱度胁迫过程中的作用

水通道蛋白(aquaporin)是一种细胞膜上特异性转运水分子及其他中性代谢分子的膜蛋白家族,对生物的细胞内外渗透压稳定具有重要的调节作用。为了了解水通道蛋白在脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)应对碱度胁迫中的作用,本研究利用RACE技术成功克隆了脊尾白虾水通道蛋白4 (aquaporin 4, EcAQP4)与水通道蛋白11 (aquaporin 11, EcAQP11)基因cDNA全长,EcAQP4基因的开放阅读框为621 bp,编码206个氨基酸,预测分子量为21.673 kDa,理论等电点为8.30,为疏水性蛋白,具有5个跨膜结构域;EcAQP11基因的开放阅读框长度为783 bp,编码260个氨基酸,预测蛋白分子量为28.490 kDa,理论等电点为5.40,为疏水性蛋白,具有4个跨膜结构域。序列比对结果显示,EcAQP4基因与罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)同源性最高,为94.63%;EcAQP11与斑节对虾(Penaeus monodon)同源性最高,为81.47%。为验证水通道蛋白的功能,利用RNA干扰技术特异性沉默EcAQP4和EcAQP11基因,结果显示,碳酸盐碱度胁迫后,注射干扰后的脊尾白虾死亡率显著升高,EcAQP4干扰组72 h死亡率达到45%,EcAQP11干扰组72 h死亡率达到55%,与对照组差异显著(P<0.05)。同时发现,EcAQP4干扰组在碳酸盐碱度胁迫24、48与72 h时的血液渗透压变化幅度显著高于对照组(P<0.05),72 h时渗透压显著升高(P<0.05);EcAQP11干扰组血液渗透压在3个时间点均显著升高(P<0.05)。以上结果表明,水通道蛋白在脊尾白虾应对碱度胁迫过程中起到了调节渗透压、维持体内外离子平衡的作用。     

中国明对虾NHE3基因克隆及其在pH胁迫下的表达

为研究钠/氢交换体(Na+/H+-exchanger,NHE)在中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)响应pH胁迫过程中发挥的作用,首先采用静水毒性实验方法确定了中国明对虾酸碱半致死pH,然后利用RACE技术克隆了中国明对虾Na+/H+-exchanger isoform 3(命名为FcNHE3)基因,并通过荧光定量PCR及RNA干扰技术分析了其在pH胁迫下的表达特征及功能。结果显示,72 h酸性半致死pH和碱性半致死pH分别为5.2和9.1。克隆获得FcNHE3基因(Gen Bank:MF373587)cDNA序列全长3508 bp,开放阅读框2805 bp,编码934个氨基酸,具有信号肽和12个跨膜结构域;蛋白同源分析发现,FcNHE3与青蟹(Carcinus maenas)同源性最高,达到74%;系统进化分析显示,FcNHE3与三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)和青蟹亲缘关系最近。荧光定量PCR分析表明,FcNHE3基因在鳃组织中表达量显著高于其他组织(P0.05);酸性半致死pH(pH 5.2)胁迫下,FcNHE3基因在整个胁迫过程中显著上调表达(P0.05);碱性半致死pH(pH 9.1)胁迫下,FcNHE3基因在前48 h显著下调表达(P0.05),12 h表达量最低,仅在72 h出现上调表达。RNA干扰后,FcNHE3基因表达受到抑制,pH 5.2胁迫下对虾存活率相比对照组显著下降。研究表明相较于高pH胁迫,FcNHE3基因在中国明对虾响应低pH胁迫过程中可能发挥更重要的调节作用。     

急性氨氮胁迫对脊尾白虾（Exopalaemon carinicauda）抗氧化系统酶活力及GPx基因表达的影响

为了研究氨氮毒性作用对脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)抗氧化及脂质过氧化作用的影响,将脊尾白虾暴露于低浓度氨氮(4.79±0.12)mg·L-1、中浓度氨氮(9.05±0.18)mg·L-1、中高浓度氨氮(17.64±0.25)mg·L-1和高浓度氨氮(34.87±0.46)mg·L-1中72h,于胁迫后1、3、6、12、24、48、72 h测定血淋巴和肝胰腺中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、丙二醛(MDA)含量以及GPx基因相对表达量,结果显示:除低浓度氨氮组外,氨氮胁迫6～24 h,脊尾白虾血淋巴和肝胰腺组织SOD、CAT活力都有不同程度的升高,胁迫48～72 h上述指标则均被抑制;氨氮胁迫过程中血淋巴GPx活力和GPx基因表达显著高于对照组(P0.05),而肝胰腺中GPx基因表达在48～72 h有所下降;血淋巴和肝胰腺中MDA含量随着胁迫时间的延长呈现上升的趋势,且上述指标在肝胰腺中的活力较血淋巴高。实验结果表明,氨氮胁迫3～24 h对脊尾白虾SOD和CAT活力具有一定的诱导作用,但胁迫48～72 h则抑制其活性;脂质过氧化产物MDA含量在整个胁迫过程中有增加的趋势;肝胰腺可能是脊尾白虾主要的氨氮代谢中心。     

脊尾白虾EcR基因的克隆及其在卵巢和胚胎发育过程中的表达分析

为了解蜕皮激素受体(EcR)在脊尾白虾卵巢和胚胎发育中的作用,采用同源克隆和RACE技术,克隆了脊尾白虾EcR基因全长cDNA序列(GenBank登录号:KC506600),用实时荧光定量PCR方法分析了EcR基因在雌虾不同组织、卵巢以及胚胎发育不同时期的表达特征。结果显示,脊尾白虾EcR基因全长2 638 bp,开放阅读框1 713 bp,编码570个氨基酸,脊尾白虾EcR在系统进化上与行抱卵繁殖的真虾类和蟹类亲缘关系较近,而与对虾类较远。脊尾白虾EcR基因在各组织中均有表达,但主要在肝胰腺内表达。在脊尾白虾繁殖期内,肝胰腺内EcR的表达量始终高于卵巢,表达量峰值出现在卵巢成熟时期,而卵巢内EcR的表达量在卵巢成熟前期达到最大,两种组织中EcR表达量与卵黄蛋白原(Vg)质量浓度变化趋势相一致。随着胚胎发育,EcR表达量呈先上升后下降趋势,在原肠期达到最大,前溞状幼体期和溞状幼体Ⅰ期的表达量虽有下降,但仍保持较高水平。结果表明,脊尾白虾EcR基因系统进化方向与虾蟹类不同繁殖方式相吻合,其mRNA主要在肝胰腺内表达;卵巢发育过程中,EcR基因参与了肝胰腺和卵巢中Vg合成,其在肝胰腺中表达量变化与性腺发育指数变化趋势一致,对卵巢成熟有重要作用;在胚胎发育过程中,EcR基因参与了胚胎细胞分化及器官形成。